VCHGEA3U

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28 octobre 2020 12:35

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Le changement climatique pourrait compromettre la capacité des légumineuses à grains à fixer l'azote atmosphérique et leur contribution à accroître la durabilité des systèmes de culture. Le pois (Pisum sativum L.) et la féverole (Vicia faba L.) sont les deux légumineuses à grains les plus cultivées en Europe, mais l'impact potentiel du changement climatique sur leurs performances n'a pas été quantifié. Nous avons calibré et évalué le modèle sol-culture STICS pour le pois de printemps, le pois d'hiver et la féverole d'hiver en utilisant des données expérimentales du sud-ouest de la France et avons exploré l'effet de scénarios de changement climatique contrastés. Après l'étalonnage, STICS a simulé avec précision le rendement en grains et la quantité de N2 fixée pour les saisons de croissance expérimentales. En supposant qu'il n'y ait aucun changement dans la gestion des cultures, la variabilité moyenne et interannuelle du rendement en grains et le N2 fixe ont été évalués pour des périodes historiques (1995-2015), à moyen terme (2020-2040) et à long terme (2060-2080) dans un seul endroit. dans le sud-ouest de la France. Nous avons examiné les projections de trois modèles climatiques et de deux voies représentatives [CO2] (RCP 4.5 et RCP 8.5). Les modèles climatiques couvraient un large éventail de changements de température (+0,3 à +4,1 ° C) et de précipitations (−15% ​​à + 8%) en fonction de l'horizon temporel et du RCP. Le rendement céréalier simulé a augmenté à long terme dans la plupart des scénarios (+1 à + 25%), et le pois de printemps avait tendance à moins profiter que le pois d'hiver et la féverole d'hiver. Néanmoins, pour le scénario climatique avec une baisse des précipitations et la plus forte augmentation de température, le rendement en grains simulé du pois de printemps a diminué de 28% tandis que les rendements des légumineuses d'hiver ont été moins affectés (−14% pour le pois et pas de baisse pour la féverole). Les changements simulés dans la quantité de N2 fixé ont suivi la réponse du rendement en grains. L'élévation de la température a réduit la durée du cycle de culture. Le stress thermique simulé a considérablement augmenté pour les pois de printemps et d'hiver dans la plupart des scénarios de changement climatique, tandis que la féverole d'hiver n'a pas été affectée en raison de seuils de température supérieurs plus élevés. La fixation du N2 du pois de printemps a été réduite par une température supérieure à la température optimale pendant sa croissance végétative au printemps, tandis que la fixation du N2 des légumineuses d'hiver a été renforcée par l'augmentation de la température pendant leur croissance végétative en hiver. Le stress de sécheresse simulé n'a augmenté que dans le scénario climatique prévoyant une diminution des précipitations. Globalement, l'augmentation du [CO2] permettrait de compenser les effets négatifs de la température et de la sécheresse sur le rendement en céréales et la fixation du N2, sauf pour les scénarios climatiques impliquant une diminution des précipitations et une forte augmentation de la température. La réponse simulée contrastée des légumineuses à céréales d'hiver et de printemps au changement climatique dans le sud-ouest de la France indique l'opportunité d'exploiter la diversité des légumineuses à céréales et le choix des cultivars comme stratégie d'adaptation.

Climate change could undermine grain legumes ability to fix atmospheric nitrogen and their contribution to increase cropping systems sustainability. Pea (Pisum sativum L.) and faba bean (Vicia faba L.) are the two most widely grown grain legumes in Europe, yet the potential impact of climate change on their performances has not been quantified. We calibrated and evaluated the STICS soil-crop model for spring pea, winter pea and winter faba bean using experimental data from southwestern France and explored the effect of contrasting climate change scenarios. After calibration, STICS accurately simulated grain yield and amount of N2 fixed for the experimental growing seasons. Assuming no change in crop management, mean and inter-annual variability of grain yield and fixed N2 were assessed for historical (1995−2015), mid-term (2020−2040) and long-term (2060−2080) periods in one location in southwestern France. We considered projections from three climate models and two Representative [CO2] Pathways (RCP 4.5 and RCP 8.5). The climate models spanned a wide range of changes in temperature (+0.3 to +4.1 °C) and rainfall (−15% to +8%) depending on time horizon and RCP. Simulated grain yield increased over the long term in most scenarios (+1 to +25%), and spring pea tended to benefit less than winter pea and winter faba bean. Nevertheless, for the climate scenario with a decrease in rainfall and the strongest increase in temperature, simulated spring pea grain yield decreased by 28% while winter legumes yields were less affected (−14% for pea and no decrease for faba bean). Simulated changes in the amount of N2 fixed followed the grain yield response. Temperature rise caused a shortening in crop cycle duration. Simulated temperature stress significantly increased for spring and winter pea in most climate change scenarios while winter faba bean was rather unaffected due to greater upper temperature thresholds. N2 fixation of spring pea was reduced by above-optimal temperature during its vegetative growth in spring while N2 fixation of winter legumes was enhanced by the increase in temperature during their vegetative growth in winter. Simulated drought stress only increased in the climate scenario predicting a decrease in rainfall. Overall, [CO2] increase would allow offsetting negative effects of temperature and drought on grain yield and N2 fixation, except for climate scenarios involving a decrease in rainfall and the strong increase in temperature. The contrasted simulated response of winter and spring grain legumes to climate change in southwestern France points to the opportunity to tap grain legume diversity and cultivar choice as an adaptation strategy.

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• AB - Utile à l'AB
• FREDO adaptation aux changements globaux
• GEO France
• SPECIES Faba bean
• legumes
• légumineuses
• pois

• pea
• STICS
• soil-crop modelling

Field Crops Research

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107967

December 15, 2020

15 décembre 2020

10.1016/j.fcr.2020.107967 Le DOI est une URL unique de référencement d'une publication. Il est donc plus fiable et permanent qu'une URL classique

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